科学で最高のもののいくつかはエレガントでシンプルです。スペインで開発されている新しい推進システムは、これらの両方であり、地球の衛星で増大している問題、宇宙ゴミの急増の解決に役立つ可能性があります。
スペインのカルロス3世大学（UC3M）とマドリッド大学（UPM）の研究者たちは、推進剤や消耗品を使用しない、軌道衛星用の新しい種類の推進システムの特許を取得しています。このシステムは基本的に、長さ2 km、幅2インチのアルミニウムテープの形のテザーで、衛星から引き出されています。研究者たちはそれをスペースタイと呼んでいます。
「これは、いかなる種類の消耗品も使用せずに軌道エネルギーを電気エネルギーに、またはその逆に変換できるため、破壊的なテクノロジーです。」 – GonzaloSánchezArriaga、UC3M。
軽量スペースネクタイは打ち上げ中に丸められ、衛星が軌道に乗ると展開されます。展開すると、テープは電気を推力に変換するか、推力を電気に変換します。この背後にあるスペインの研究者たちは、スペースタイはペアで使用されると述べています。
このシステムは、いわゆる「低仕事関数」テザーに基づいています。テザーの特殊コーティングにより、太陽光や熱を受けた際の電子放出特性が強化されています。これらの特別なプロパティにより、2つの方法で機能することができます。 UC3Mの生物工学および航空宇宙工学部門のラモンイカハール研究員であるゴンサロサンチェスアリアガ氏は、次のように述べています。
衛星が高度を失い、地球に近づくと、テザーが重力によって引き起こされたその推力を電気に変換して、宇宙船システムが使用できるようにします。国際宇宙ステーション（ISS）のような軌道を回る施設に関しては、このテザーシステムは厄介な問題を解決する可能性があります。 ISSは、軌道を維持するために、毎年大量の推進剤を燃焼させる必要があります。テザーは地球に近づくにつれて電気を生成することができ、この電気は推進剤に取って代わることができます。 「低仕事関数のテザーとISSのソーラーパネルによって提供されるエネルギーがあれば、推進剤を使用せずに大気の抗力を補償できます」とArriaga氏は述べています。
「現在の推進技術とは異なり、低仕事関数テザーは推進剤を必要とせず、地磁気、電離圏プラズマ、太陽放射などの宇宙環境からの天然資源を使用します。」 – GonzaloSánchezArriaga、UC3M。
十分な搭載電力を持つ衛星の場合、テザーは逆に動作します。それは電気を使用して宇宙船に推力を提供します。これは、運用寿命の終わりに近い衛星にとって特に有用です。遺棄された衛星は、宇宙ゴミとして軌道上で長い間沈むのではなく、無害に燃え尽きるであろう地球の大気圏に再入を余儀なくされる可能性があります。
スペースタイシステムは、いわゆるローレンツドラッグに基づいています。ローレンツ抗力は電気力学的効果です。 （電気力学の愛好家は、ここですべてを読むことができます。）私は物理学者ではないので、あまり深く掘り下げることはしませんが、スペインの研究者は、磁石が銅管から落ちるのを見ると、ローレンツの抗力が簡単に観察できると示唆しています。こちらが動画です。
宇宙機関は仕事関数の低いテザーに関心を示しており、スペインのチームはアメリカ、日本、ヨーロッパの専門家に情報を発信しています。次のステップは、プロトタイプの製造です。 「テザーは非常に特定の光学および電子放出特性を収集する必要があるため、最大の課題はその製造です」とサンチェスアリアガは言います。
スペイン経済産業競争省は、スペインのチームにシステムの資料を調査するための助成金を授与しました。チームはまた、資金調達のための提案を欧州委員会の未来および新興技術（FET-Open）コンソーシアムに提出しました。 「FET-OPENプロジェクトは、最初の低仕事関数テザーの製造と特性評価、およびこのテクノロジーに基づくデオービットキットの開発を将来の宇宙ミッションでテストすることを考慮しているため、基礎となるでしょう。資金が提供されれば、それは宇宙での低仕事関数テザーの未来への足がかりになるだろう」とサンチェス・アリガは結論付けた。
このビデオでは、ゴンザロサンチェスアリアガがシステムの仕組みを説明しています。スペイン語を話さない場合は、字幕をオンにしてください。
